一种用于数字PCR微液滴生成的气路系统的制作方法

一种用于数字pcr微液滴生成的气路系统
技术领域
1.本技术各实施例属于数字pcr微液滴技术领域，更具体地，涉及一种用于数字pcr微液滴生成的气路系统。


背景技术：

2.数字pcr，即digital pcr(dpcr)，它是一种基于单分子pcr方法来进行检测的核酸定量方法。数字pcr将待检测的dna或rna模板分散到几万个由微液滴包裹的纳升或皮升级微反应器中，每个微液滴中的模板数为零或一个分子，经pcr扩增后每个微液滴中得到大量的单分子扩增产物，因此每个微液滴的产生的信号可以忠实反映该微液滴中的单分子的信息，然后对每个微液滴的进行检测，根据检测信号的有无及微液滴的数量及比值，就可以检测出微量突变体及其数量。微液滴数字pcr技术能够检测低至0.001％的基因突变，与传统的荧光定量pcr相比，数字pcr具有更高的检测灵敏度及准确性。
3.数字pcr的高灵敏度很大程度上取决于微液滴的数目和一致性。微液滴是由气压驱动微流控芯片内的油和样本经芯片微结构形成，因此采用高精密度的气路系统对微液滴的制作具有至关重要的作用。
4.目前常用的气路系统中气压输出精度通常是由减压阀来控制，然而减压阀的气压控制精度远远无法满足制作数字pcr微液滴的需求；因此，需要重新设计一套气路系统，以满足数字pcr微液滴的制作需求。


技术实现要素：

5.为了满足数字pcr微液滴的制作需求，本技术实施例提供一种用于数字pcr微液滴生成的气路系统，包括微流控芯片、供气机构、第一调压机构和第二调压机构；所述供气机构的进气端与外部空气相连，所述供气机构的出气端分别与所述第一调压机构和所述第二调压机构的进气端相连；所述第一调压机构的出气端与微流控芯片的油腔接口相连，用于控制进入微流控芯片油腔内的空气压力；所述第二调压机构的出气端与微流控芯片的样本腔接口相连，用于控制进入微流控芯片样品腔内的空气压力。
6.作为本技术实施例的进一步改进，所述第一调压机构包括第一电气比例阀和第一电磁阀，所述第一电气比例阀的进气端与所述供气机构的出气端相连，所述第一电气比例阀的出气端与所述第一电磁阀的进气端相连，所述第一电磁阀的出气端与微流控芯片的油腔接口相连；所述第二调压机构包括第二电气比例阀和第二电磁阀，所述第二电气比例阀的进气端与所述供气机构的出气端相连，所述第二电气比例阀的出气端与所述第二电磁阀的进气端相连，所述第二电磁阀的出气端与流控芯片的样本腔接口相连。
7.作为本技术实施例的进一步改进，所述第一调压机构还包括第一压力检测机构，所述第一压力检测机构与所述第一电气比例阀的出气端相连，用于检测所述第一电气比例阀出气端的气体压力；所述第二调压机构还包括第二压力检测机构，所述第二压力检测机构与所述第二电气比例阀的出气端相连，用于检测所述第二电气比例阀出气端的气体压
力。
8.作为本技术实施例的进一步改进，所述气路系统还包括单向阀和储气装置，所述单向阀的进气端与所述供气机构的出气端相连，所述单向阀的出气端与所述储气装置的进气端相连，所述储气装置的出气端分别与所述第一调压机构和所述第二调压机构的进气端相连。
9.作为本技术实施例的进一步改进，所述气路系统还包括净化干燥机构，所述净化干燥机构包括干燥器、过滤器和油雾分离器；所述干燥器的进气端与所述供气机构的出气端相连，所述干燥器的出气端与所述单向阀的进气端相连；所述过滤器的进气端与所述储气装置的出气端相连，所述过滤器的出气端与所述油雾分离器的进气端相连，所述油雾分离器的出气端分别与所述第一调压机构和所述第二调压机构的进气端相连。
10.作为本技术实施例的进一步改进，所述气路系统还包括第三压力检测机构，所述第三压力检测机构与所述油雾分离器的出气端相连。
11.作为本技术实施例的进一步改进，所述气路系统还包括第三调压机构，所述第三调压机构的进气端与所述储气装置的出气端相连，所述第三调压机构的出气端与外部空气相连。
12.作为本技术实施例的进一步改进，所述第三调压机构为溢流阀。
13.作为本技术实施例的进一步改进，所述气路系统还包括消音机构，所述消音机构与所述供气机构连接。作为本技术实施例的进一步改进，所述微流控芯片、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀的数量分别为三个，且每个微流控芯片、所述第一电磁阀和所述第二电磁阀组成一个微流控支路，且微流控支路相互之间并联设置。与现有技术相比，本技术通过设置第一调压机构和第二调压机构，能够精准控制气体压力，使第一调压机构和第二调压机构出气端的输出精度能达到0.25％，有效地提高了气路系统的供气输出精度；从而确保进入微流控芯片内油腔和样本腔的气体能够满足制作数字pcr微液滴的需求。
附图说明
14.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分，本领域技术人员应该理解的是，这些附图未必是按比例绘制的，在附图中：
15.图1是本技术实施例整体结构示意图。
16.附图标记：1、微流控芯片；2、供气机构；3、第一电气比例阀；4、第一电磁阀；5、第一压力检测机构；6、第二电气比例阀；7、第二电磁阀；8、第二压力检测机构；9、消音机构；10、单向阀；11、储气装置；12、干燥器；13、过滤器；14、油雾分离器；15、第三压力检测机构；16、第三调压机构。
具体实施方式
17.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的
实施例的目的，不是旨在于限制本技术；本技术的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本技术的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
18.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本技术保护的范围。
19.如图1所示，本技术实施例提供了一种用于数字pcr微液滴生成的气路系统，包括微流控芯片1、供气机构2、第一调压机构和第二调压机构，供气机构2的进气端与外部空气相连，供气机构2的出气端通过管路分别与第一调压机构和第二调压机构的进气端相连，供气机构2用于将外部空气抽取到该气路系统并进行压缩。本例中，供气机构2为气泵可以提供压缩气体；在其它实施例中，供气机构2也可以是其它能够抽取气体的机械装置。
20.第一调压机构出气端通过管路与微流控芯片1的油腔接口相连，第一调压机构用于控制进入微流控芯片油腔内的空气压力；第二调压机构的出气端通过管路与微流控芯片1的样本腔接口相连，第二调压机构用于控制进入微流控芯片样品腔内的空气压力。
21.本技术实施例通过控制第一调压机构和第二调压机构输出的气体压力，使第一调压机构和第二调压机构出气端的输出精度能达到0.25％，从而确保进入微流控芯片1内油腔和样本腔的气体压力能够满足制作数字pcr微液滴的需求。
22.第一调压机构包括第一电气比例阀3、第一电磁阀4和第一压力检测机构5。第一电气比例阀3的进气端通过管路与供气机构2的出气端相连，第一电气比例阀3的出气端通过管路与第一电磁阀4的进气端相连，第一电磁阀4的出气端通过管路与微流控芯片1的油腔接口相连。第一压力检测机构5与第一电气比例阀3的出气端相连，用于检测第一电气比例阀3出气端的气体压力。
23.工作时，通过控制第一电气比例阀3工作，第一电气比例阀3输出气体，第一压力检测机构5检测到第一电气比例阀3出气端的气体压力值后，反馈信号给控制器；当第一电气比例阀3出气端的气体压力符合预定气压值时，控制器控制第一电磁阀4通电，第一电磁阀4向微流控芯片1的油腔输出符合预定气压值的气体。
24.第二调压机构包括第二电气比例阀6、第二电磁阀7和第二压力检测机构8。第二电气比例阀6的进气端通过管路与供气机构2的出气端相连，第二电气比例阀6的出气端通过管路与第二电磁阀7的进气端相连，第二电磁阀7的出气端通过管路与微流控芯片1的样本腔接口相连。第二压力检测机构8与第二电气比例阀6的出气端相连，用于检测第二电气比例阀6出气端的气体压力。
25.工作时，通过控制第二电气比例阀6工作，第二电气比例阀6输出气体，第二压力检测机构8检测到第二电气比例阀6出气端的气体压力值后，反馈信号给控制器；当第二电气比例阀6出气端的气体压力符合预定气压值时，控制器控制第二电磁阀7通电，第二电磁阀7向微流控芯片1的样板腔输出符合预定气压值的气体。
26.第一电气比例阀3和第二电气比例阀6的输出气压为1-50kpa。微流控芯片芯片1的
数量有三个，且每个微流控芯片1、所述第一电磁阀4和所述第二电磁阀7组成一个微流控支路，且微流控支路相互之间并联设置。即，每个微流控芯片1上分别连接有一个第一电磁阀4和第二电磁阀7；在其它实施例中，微流控芯片1的数量也可以是其它任意数量。本例中，第一压力检测机构5和第二压力检测机构8均是压力传感器，在其它实施例中，也可以采用其它能够检测气体压力的机械装置或电子装置。
27.为了降低该气路系统的工作噪音，在供气机构2的前端设有消音机构9，消音机构9可采用消音器或者其它具有吸音功能的机械装置或电子装置。
28.该气路系统上还设有单向阀10、储气装置11和净化干燥机构。单向阀10能够防止气体倒流，保障供气的稳定性，储气装置11用于储存进入该气路系统内的气体，净化干燥机构用于净化和干燥进入该气路系统内的气体。净化干燥机构包括干燥器12、过滤器13和油雾分离器14，干燥器12的进气端与供气机构2的出气端相连，干燥器12的出气端与单向阀10的进气端相连，单向阀10的出气端与储气装置11的进气端相连，储气装置11的出气端与过滤器13的进气端相连，过滤器13的出气端与油雾分离器14的进气端相连，油雾分离器14的出气端分别与第一电气比例阀3和第二电气比例阀6的进气端相连。
29.过滤器13为滤芯式空气过滤器，能够过滤直径0.3微米以上的颗粒物；油雾分离器14能够除去气体中的油，同时也能起到干燥气体的作用；储气装置11为储气罐，储气装置11的容量根据微流控芯片1的数量确定，本例中，储气罐的容量为300毫升。
30.油雾分离器14的出气端通过管路连接有第三压力检测机构15，第三压力检测机构15与控制器相连，第三压力检测机构15用于检测经过净化干燥后的气体压力；本例中，第三压力检测机构15是压力传感器；在其它实施例中，也可以采用其它能够检测气体压力的机械装置或电子装置。
31.储气装置11的出气端通过管路连接有第三调压机构16，第三调压机构16用于粗调该气路系统内的气体压力；第三调压机构16与控制器相连，第三调压机构16的进气端与储气机构11的出气端相连，第三调压机构16的出气端与外部空气相连。本实施例中，第三调压机构16为溢流阀；在其它实施例中，也可以采用其它能够排出气体的机械装置或电子装置。工作时，第三压力检测机构15工作，检测到经过净化干燥后的气体压力，并反馈给控制器；当检测到气体压力值大于阈值时，控制器控制第三调压机构16工作，将气体排出到外部，对气路系统内的气体进行泄压。
32.在工作时，供气机构2工作驱动气流，外部空气进入到供气机构2内；与供气机构2连接的消音机构9降低该气路系统的工作噪音，压缩气体再从供气机构2的出气端流入干燥器12的进气端，经过干燥器12干燥后，流入单向阀10的进气端；之后从单向阀10的出气端流入到储气装置11内，之后从储气装置11的出气端流入过滤器13内，再从过滤器13的出气端流入油雾分离器14内。
33.之后气体在管路内进行分流，其中一部分气体流入第一电气比例阀3，通过控制第一电气比例阀3工作，输出符合预定气压值的气体，同时，通过控制第一电磁阀4工作，符合预定气压值的气体经过第一电磁阀4后流入到微流控芯片1的油腔内；另一部分气体流入第二电气比例阀6，通过控制第二电气比例阀6工作，输出符合预定气压值的气体，同时，通过控制第二电磁阀7工作，符合预定气压值的气体经过第二电磁阀7后流入到微流控芯片1的样品腔内。
34.通过该气路系统的气压调节后，能够保证进入微流控芯片1内油腔和样品腔的气体气压始终是预定气压值内，从而确保进入微流控芯片1内油腔和样本腔的气体能够满足制作数字pcr微液滴的需求。
35.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。